Способы регулирования напряжения в электрических сетях

     Вольтодобавочные трансформаторы. В настоящее время термин «вольтодобавочный трансформатор» сохранился только за серией специальных регулировочных трансформаторов типа ВРТДНУ, предназначенных для включения в нейтраль автотрансформаторов старых типов, не имеющих встречного РПН в нейтрали или на стороне среднего напряжения.

     Линейные  регуляторы напряжения. Одним из типов трёхфазных вольтодобавочных устройств, позволяющих осуществлять регулирование напряжения в радиальных линиях, являются линейные регуляторы типа ЛТМ. Линейные регуляторы работают по автотрансформаторной схеме и представляют собой маслонаполненную конструкцию, имеющую шесть линейных выводов для включения регулятора в рассечку линии в любой её точке. Линейные регуляторы проектируются на проходную мощность 400—630 ква, РПН ±10%, на шесть регулировочных ступеней 6—36 кВ, восемь ступеней 6—10 кВ и на 16—10 Мва, РПН ±15%, напряжением 6,3—36,75 кВ.

      7. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ СТУПЕНЧАТОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

     Зачастую  регулирующие возможности трансформаторов, снабжённых дорогостоящим регулятором  напряжения, не используется совсем или  используется недостаточно. Для таких  потребителей нет необходимости проектировать устройства регулирования напряжения, т.к. достаточно прибегнуть к средствам ступенчатого изменения напряжения:

     а) Отключение одного из двух параллельно  работающих трансформаторов в режиме минимальной нагрузки. При этой операции происходит увеличение вдвое сопротивление звена трансформатора и напряжение на стороне нагрузки несколько снижается.

     В общем, операцию по отключению параллельно работающих трансформаторов с целью ступенчатого  изменения напряжения можно признать малоэффективной. Отключение мало загруженных трансформаторов в случае наличия нескольких параллельно работающих трансформаторов влечёт за собой некоторое снижение требований бесперебойности электроснабжения, т.к. в случае аварии с оставшимся трансформатором при отсутствии устройств для автоматического ввода резерва (АВР) неизбежен простой предприятия на время, необходимое для оперативных переключений. В сетях ВН, требующих известных мер безопасности, чрезмерное увеличение числа оперативных переключений также нежелательно.

     б) Отключение и включение параллельно работающих линий. Этот способ обладает тем же недостатком, что и операция с параллельно работающими трансформаторами, т.к. отсутствие устройств автоматического ввода резервной линии (АВР) ставит под угрозу бесперебойность электроснабжения. В некоторых случаях, когда потребитель имеет свою развитую сеть, можно произвести такое её оперативное переключение, при котором близко расположенные от питающей подстанции потребители (цеха) могут быть искусственно  удалены созданием обходных цепей. Эту операцию можно рассматривать только как временную и крайнюю меру, т.к. обходные цепи вызывают дополнительную потерю энергии в сети, что экономически невыгодно.

     в) Выравнивание графика нагрузки предприятия. В ряде случаев величина напряжения на шинах данного потребителя зависит не только от режима работы системы, но и от режима работы данного предприятия и работы предприятий, питающихся от той же линии. Увеличить или уменьшить напряжение на шинах предприятия в некоторых случаях можно за счёт умело скоординированной нагрузки в течение суток. На ночную работу следует перевести большую часть энергоёмких потребителей или приёмников (насосные станции, компрессоры и др.). В том случае, когда от шин РТП системы питается несколько потребителей, можно по согласованию между технологами построить взаимно приемлемый график совместной работы предприятий, при котором напряжение в ночное время будет снижено, а в дневное время – повышено.

     г) Продольная компенсация реактивного  сопротивления. Известным способом образования ступенчатой надбавки напряжения является метод продольной компенсации реактивного сопротивления за счёт включения в сеть последовательно с нагрузкой батареи статических конденсаторов.

     Потерю  напряжения для трёхфазной системы  принято обозначать для линейных величин символом ∆U и определять по формуле:

      , В, где P—активная мощность, кВт; Q—реактивная мощность, квар; l—протяжённость участка, км; U_н—номинальное напряжение сети, кВ.

     Из  рассмотрения расчётной формулы  потери напряжения в сети видно, одним из её членов является произведение реактивной мощности или тока I_р на реактивное сопротивление X_L, состоящее из индуктивных сопротивлений трансформатора и проводов линий. Известно, что в последовательной цепи, состоящей из индуктивного сопротивления и ёмкостного сопротивления

     Суммарное реактивное сопротивление будет  определяться их разностью, т.е.

     Такой способ уменьшения реактивного сопротивления в электрических сетях получил название «продольной компенсации», а установки конденсаторов, включенных последовательно в рассечку каждого из проводов линии, названы установками ПЕК или УПК. Изменяя число и ёмкость конденсаторов, т.е. влияя на ёмкостное сопротивление X_c, можно получить любую величину потери напряжения в линии, и даже отрицательную величину, когда напряжение в конце линии окажется выше, чем в начале. При равенстве индуктивного сопротивления линии ёмкостному сопротивлению конденсаторов величина потери напряжения в сети определяется только её активным сопротивлением. Последовательное включение конденсаторов в сеть для получения надбавки напряжения является целесообразным при относительно невысоких коэффициентах мощности и в сетях со сравнительно крупными сечениями проводов, т.к. при малых сечениях проводов потеря напряжения в линии определяется в основном её активным сопротивлением и включение конденсаторов мало повлияет на величину отклонений напряжения у потребителей. В тех случаях, когда потребитель имеет резко переменный режим, включение последовательных конденсаторов является почти единственным средством сглаживания пульсаций напряжения, т.к. все другие средства требуют для перехода от одного режима к другому некоторого времени, что приводит к запаздыванию эффекта их действия. Конденсаторные батареи при их установке в рассечку линии должны рассчитываться на проходную мощность линии, т.к. напряжение между их обкладками определяется не рабочим напряжением сети, а произведением тока на сопротивление. В том случае, если в рассечку линии, например, напряжением 10 кВ включаются конденсаторы на более НН, все конденсаторы батарей должны быть надёжно изолированы от земли. Следует отметить, что продольная компенсация приводит к увеличению токов короткого замыкания и может оказаться причиной резонансных перенапряжений, однако в местных и заводских сетях это не может служить препятствием к её применению.

     Конденсаторы  УПК являются компенсатором реактивного  сопротивления и в небольшой  степени генератором реактивной мощности. С помощью УПК можно  также изменить распределение нагрузки в замкнутых сетях и в двухцепных линиях.

     Место включения, как правило, выбирается в конце линии у потребителя; число, мощность, тип и схема соединения конденсаторов определяется расчётом.

     д) Включение и отключение батарей  статических конденсаторов нерегулируемой мощности. Этот широко известный способ получения ступенчатого увеличения напряжения по существу является следствием борьбы за увеличение коэффициента мощности.

     е) Изменение на длительное время коэффициента трансформации трансформатора. Этот способ получения положительных или отрицательных надбавок напряжения является самым основным и распространённым способом.

     Силовые трансформаторы напряжением 6 кВ и выше и мощностью 25 ква выпускаются  в двух модификациях, со встроенным устройством РПН или ПБВ (переключатель без возбуждения). Переключатели ПБВ долгое время устанавливались на большинстве маломощных трансформаторов и поэтому чрезвычайно распространены. Переключатели этого типа позволяют изменением положения рукоятки устанавливать три или пять коэффициентов трансформации с диапазоном регулирования ±5%. При изменении напряжения со стороны питания можно, используя переключатель ПБВ и устанавливая соответствующий коэффициент трансформации, сохранить напряжение на стороне нагрузки неизменным. Очевидно, что при повышении напряжения следует увеличивать коэффициент трансформации, и наоборот. Т.к. цели, преследуемые изменением коэффициента трансформации, могут быть различными, то правомерно поставить вопрос о выборе наивыгоднейшего коэффициента трансформации. Операция по переключению коэффициента трансформации требует полного отключения трансформатора от сети и принятия специальных мер безопасности, поэтому не может производиться часто.

     Наивыгоднейшим  называется коэффициентом трансформации, при котором обеспечиваются наименьшие отклонения напряжения у приёмников или наиболее полно удовлетворяются другие поставленные требования. 
 
 

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В контрольной работе освещены вопросы выбора средств и способов регулирования напряжения в распределительных сетях. Рассмотрены вопросы использования технических средств регулирования и ступенчатого изменения напряжения у приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения. Изложена общая задача регулирования напряжения в связи с характером изменения нагрузки, с учетом параметров сети и общими требованиями приемников к стабильности напряжения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

     1. Боровиков В.А., Косарев В.К., Ходот Г.А. Электрические сети энергетических систем. Учебник для техникумов. Изд. 3-е, переработанное. Л., "Энерия", 1977

     2. Веникова В. А. Электрические  системы в примерах и иллюстрациях. – М.: Высшая школа, 1983

     3. Герасименко А. А., Федин В. Т. Передача и распределение электрической энергии: Учеб. пособие. – Ростов н/Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проектв, 2006.

     4. Идельчик В. И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989

     5. Лыкин А. В. Электрические системы и сети: Учеб. пособие. – М.: Логос – М, 2007

     6. Михалков А. В. Что нужно  знать о регулировании напряжения. Изд. 3-е перер. И доп. М., «Энергия»,1971.

     7. Михалков А. В. Электрические сети и системы в примерах и задачах, изд-во «Энергия», 1967.

     8. Правила пользования электрической и тепловой энергией, изд-во «Энергия», 1970.

     9. Регулирование напряжения в электрических сетях. Сборник докладов конференции в г. Риге, изд-во «Энергия», 1968.

     10. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987